2021学年第5节 光的反射和折射教案及反思

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2.5-2 光的反射和折射——平面镜成像
目录
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一、平面镜
1.平面镜
(1)表面是光滑平面的镜子叫作平面镜，如日常生活中的镜子、一些平面的玻璃、表面十分平整的金属面等。
(2)平面镜成像的原理
平面镜成像的原理是光的反射。光源S向周围发出的光经平面镜反射后进入了人的眼睛，引起视觉，这些反射光线的反向延长线交于S'，人感觉光好像是从点S'发出的，S'就是S在平面镜中成的像。但实际上光线在镜面发生了反射，并没有到达镜子的后面，镜子后面的像并不是由实际光线相交而成的，而是实际光线的反向延长线相交而成的，因此是虚像。
虚像实际并不存在(不能在屏上显示)，因此画虚像时，反射光线的反向延长线一定要用虚线表示(如下图所示)。虚像只能用眼睛观察到，不能在光屏上呈现。

(3)平面镜成像的特点
①正立的虚像；②无论远近，像的大小与物体的大小相等；③像与物体到平面镜的距离相等；④像与物体的连线和镜面垂直；⑤像与物体的左右相反。
(4)平面镜成像的两种作图方法
①用反射定律作图(如图甲所示)，先画出从发光点S发出的一条任意的入射光线，用反射定律作出它的反射光线，再用同样的方法作出另一条反射光线，最后作出两条反射光线反向延长所得的交点S'，即是点S的像。
②用平面镜成像特点作图(如图乙所示)，过点S作一条与镜面垂直的线，与平面镜的交点为O，再在另一侧截取与SO等长的线段OS'，S'就是S的像。
【易错提示】虚像并不是由实际光线相交而成的，而是由实际光线的反向延长线相交而成的，因此没有光从虚像上射出来，不能用光屏承接。实像是由实际光线会聚而成的，能用光屏承接。
二、球面镜
1.球面镜包括凸面镜和凹面，如下图所示。
反射面是球面的外表面的镜属于凸面镜；反射面是球面的内表面的镜属于凹面镜。

2.凸面镜对光有发散作用。平行光线经凸面镜发散，其反向延长线的交点，为该凸面镜的虚焦点。利用凸面镜可以扩大视野，如汽车的后视镜、街口拐弯处的反光镜等。
3.凹面镜对光有会聚作用。平行光线经凹面镜反射后会聚的交点，为该凹面镜的实焦点。利用凹面镜可以聚光，如制成太阳灶、探照灯等。
1.平镜中的时钟问题
(1)反看正读法
将画有“平面镜中时钟”的纸左右互换(上下不变)，即从纸的背面看图，采用常规的读数方法便可得到时钟的实际时刻。
(2)正看逆读法
将画有“平面镜中时钟”的表面图上的数字当作按逆时针方向从小到大排列，即采用逆时针方向读数(计时)。
(3)相减法
将“平面镜中时钟”的时间按常规读法读出时间后，再从12中减去这个时刻即为实际时刻。
(4)对称法
平面镜成像特点之一是像与物左右颠倒，因此可以根据轴对称图形的性质将“平面镜中时钟”的时针与分针左右翻转180°，而表面的数字按常规读法读出时间。
【例1】(随州中考)人从平面镜内看到台钟钟面上的指针位置如图所示，则实际时间是( )
A.6：00 B.5：45 C.6：15 D.6：30
【答案】B
【解析】根据镜面对称的性质，在平面镜中的像与现实中的事物恰好左右颠倒，且关于镜面对称，分析可得：图中显示的时间是6：15，所以实际时间是5：45。
【例2】(广东中考)如图甲所示是从平面镜中看到墙上的时钟的像，请在乙图上画出时钟的实际时间。
【答案】
【解析】根据平面镜成像特点可知平面镜所成的像和物体关于平面镜对称。所以图中表盘数字的顺序与实际顺序左右相反，时针指向10和11之间，分针指向7，实际时间为10：35．如答案图所示.
2.实验探究：探究平面镜成像

①在桌面上铺一大张白纸，将玻璃板和桌面垂直放置(若不垂直，蜡烛的像没有成在桌面上方，会造成放到B位置的蜡烛和A蜡烛成的像无法重合)，在纸上记下平面镜的位置；
②将点燃的蜡烛放在竖直放置的玻璃板前(A)，观察蜡烛成的像(B)(正立、等大、虚像)
③将光屏放到像的位置，不透过玻璃板(从侧面观察)，直接观察光屏上有无像(无像，因为成的是虚像)
④将另一支完全一样的蜡烛点燃放到像的位置，观察像与蜡烛的大小关系(大小相等)
⑤用刻度尺测量出蜡烛和像到玻璃板的距离(距离相等)
⑥改变蜡烛A的位置再重做2次(多次实验，排除实验的偶然性)
【实验特点】①实验中刻度尺的作用是便于比较像与物到镜面距离的关系；
②实验中用两段相同的蜡烛是为了比较物与像的大小关系；
③实验时选用玻璃板而不选用平面镜。主要利用玻璃透光性好的特点，便于确定像的位置，比较像与物的大小关系。
【评估交流】①实验中用玻璃板代替平面镜的原因是为便于确定像的位置；根据玻璃板的透光性，取两个等大的蜡烛A 和B，把A 蜡烛摆在玻璃板前面，让B 蜡烛与A蜡烛在玻璃板后面成的像完全重合，B 蜡烛的位置就是A 的像的位置。
②实验中看到两个不重合像的原因可能是玻璃板有一定厚度，前后两表面均反射成像；测量物与像到玻璃板的距离时应选取点燃蜡烛这一侧作为反射面。
③实验中无论怎样移动后面的蜡烛都不能与像重合，原因可能是玻璃板与水平桌面不垂直。
④点燃的蜡烛是成像物体，比较亮，环境越黑暗，蜡烛和环境的对比越大，蜡烛成的像越清晰，为了使像更清晰，应在较暗的环境中进行。
【例2】如图是“探究平面镜成像特点”的实验装置。
(1)实验器材有：带底座的玻璃板、白纸、笔、火柴、光屏各一，两支外形相同的蜡烛A和B，还缺少的器材是________，选用玻璃板代替平面镜，主要是为了便于确定像的________。
(2)在竖立的玻璃板前后点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板________(选填“前”或“后”)侧观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是________(选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
(3)移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上无法呈现蜡烛的像，这说明平面镜成的是________像。
(4)当蜡烛A向玻璃板靠近，蜡烛A的像________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1)刻度尺 位置 (2)前 等效替代法 (3)虚 (4)不变
【解析】(1)刻度尺可以测量物体的距离，刻度尺的作用是便于测量：像与物到镜面的距离；透明的玻璃板，可以观察到玻璃板的另一侧，即在观察到A蜡烛像的同时，也能观察到蜡烛B，确定像的位置；(2)在竖立的玻璃板前后点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法；(3)平面镜所成的像是虚像，虚像不会出现在光屏上。(4)平面镜成像大小跟物体大小有关，与物体到平面镜的距离无关，蜡烛A向玻璃板靠近，像的大小不会变化。
【常考1 平面镜成像规律】
【例1】(2018台州中考)如图是验证“平面镜成像特点”的实验装置，其中A为玻璃板前点燃的蜡烛，B为玻璃板后未点燃的蜡烛。有关本实验的说法错误的是( )
A.玻璃板应该与桌面垂直 B.实验宜在较暗的环境中进行
C.眼睛应从B一侧观察成像情况 D.蜡烛燃烧较长时间后像物不再重合
【答案】C
【解析】实验时玻璃板如果不竖直，不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合，就无法验证像的位置和大小，所以玻璃板应与水平桌面垂直放置，故A正确；在明亮的环境中，明亮的光线会干扰人的视线，在较黑暗的环境中，蜡烛是最亮的，蜡烛射向平面镜的光线最多，反射光线最多，进入人眼的光线最多，感觉蜡烛的像最亮，所以该实验最好在较暗的环境中进行，故B正确；寻找蜡烛A的像的位置时，眼睛应在蜡烛A一侧观察，在蜡烛B的一侧不能看到蜡烛A的像，故C错误；平面镜所成的像，物像等大，蜡烛燃烧较长时间后像物不再重合，故D正确。
【例2】(2019湖州测试)电动车的反光镜是用来观察车后情况的平面镜。在某次行驶时，发现左侧反光镜中只能看到人行道上的行人，却看不见车后的情况，为确保行驶安全，左侧反光镜的镜面应该( )

【答案】B
【解析】左侧反光镜中只能看到人行道上的行人，根据光的反射规律，为确保行驶安全，左侧反光镜的镜面应适当向内旋转，可观察到车后的情况。
【例3】“猴子捞月”的寓言故事说，猴子看到井中有个月亮，以为月亮掉进井中了，大叫起来：“不得了啦，不得了啦!月亮掉到井里去了!”关于井中的月亮，下列说法正确的是( )
A．井中的月亮到水面的距离跟天上的月亮到水面的距离相等
B．井中的月亮比天上的月亮小
C．井中出现月亮由于光的折射而成的倒立的实像
D．井中的月亮是由于光的反射而成的正立的实像
【答案】A
【解析】A、因为水中出现月亮是天上月亮的虚像，物距等于像距，即水中的月亮到水面的距离等于月亮到水面的距离，故A正确；B、因为物体与虚像是等大的，所以井中的月亮与天上的月亮一样大小，故B错误；CD、井中的月亮属于平面镜成像，是由于光的反射形成的正立等大的虚像，故CD错误。
【易错】本题错误较多的是A，学生认为井里的月亮在地球上，而天上的月亮在天空中，肯定是井里的月亮离水面近。其实根据平面镜成像的原理，物体和像到镜面的距离相等，所以井中的月亮到水面的距离与天上的月亮到水面的距离相等。
【例4】(金华金东期末)在体检测视力时，眼与视力表应相距5米。由于空间限制，需借助平面镜测试，若视力表与平面镜相距3米，如图所示。则被测人离平面镜的距离应为( )
A.1米 B.2米 C.3米 D.2.5米
【答案】B
【解析】根据平面像成像的特点可知，物与像是关于平面镜对称的，它们到镜面的距离相等。由题可知，眼与视力表的距离应等于视力表像到平面镜的距离加上人与平面镜的距离，而视力表像到平面镜的距离就等于视力表到平面镜的距离，因此人离平面镜的距离应为2米。
【例5】用玻璃罩罩着的古石碑，由于玻璃反光，石碑上的字很难看清。小科认为：①用玻璃罩能有效防止酸雨对石碑的侵蚀；②石碑上的字发生了镜面反射；③罩外的树木通过玻璃表面反射成了虚像；④若罩外的光线再强一点，石碑上的字看起来一定会更清晰；⑤若罩内能给石碑一定的照明，石碑上的字看起来会更清晰。其中合理的是( )
A.①③⑤ B.② C.①②③④ D.①③④⑤
【答案】A
【解析】用玻璃罩罩着的古石碑，石碑上的字虽然是漫反射，但是玻璃罩发生的是镜面反射，石碑上的字很难看清；玻璃和石碑都不是光源，我们能看到是因为它们反射的其它的光源，所以我们应该对罩内石碑照亮，能使看到的字更清晰些；如果罩外的光线再强一点，由于镜面反射，石碑上的字看起来会更不清晰。故①③⑤合理。
【常考2 平面镜成像作图】
【例6】(2018鞍山中考)如图甲中A和B两点，一个是发光点，一个是该发光点在平面镜中的像，请确定平面镜的位置，并画出平面镜，然后画出从发光点发出的一条经平面镜反射过C点的光线。

【答案】如图乙所示。
【解析】平面镜所成的像与物相对平面镜具有对称性，因此我们可以用对称法作出平面镜中的像。
像与物关于镜面对称，且光好像是从像点发出的。B点为发光点，A点为像点，连接AB并作其垂直平分线，可得到平面镜的位置；连接AC，交平面镜于点O，连接BO即为入射光线，再连接OC，即为从发光点发出的一条经平面镜反射过C点的光线，如图乙所示。
【方法归纳】利用平面镜成像规律完成光路图的方法
(1)根据像物关于平面镜对称确定像点或点光源。(2)连接像点与反射光线上的一点，与平面镜的交点即为反射点。(3)连接点光源与反射点即为入射光线。
【热点题型1】平面镜成像特点
【例7】(2019 秋•湖北省荆州市期末)小丽站在竖直放置的平面镜前，镜中有她的像。当她向着远离平面镜的方向移动1.5m 时，她在平面镜中的像( )
A．比原来小；到平面镜的距离增加1.5m
B．大小不变；到小丽的距离变为3m
C．大小不变；到平面镜的距离减小1.5m
D．大小不变；到小丽的距离增加3m
【答案】D
【解析】(1)平面镜所成的像与物体是等大的，当人远离平面镜时，视觉上感觉像在变小，但实际上像的大小并没有变。所以若小丽向着远离平面镜的方向移动1.5m 时，她在平面镜中像的大小不变。
(2)根据平面镜成像特点可知，像和物距离平面镜的距离是相等的，当小丽向着远离平面镜的方向移动1.5m 时，小丽到平面镜的距离增加1.5m，像到小丽的距离增加1.5×2＝3m。综上分析可知，ABC 错误，D 正确。
1.如图所示，在观察平面镜成像的实验中，下列叙述错误的是 ( )
A.橡皮泥在平面镜中成的像是虚像 B.平面镜成像遵循光的反射定律
C.橡皮泥与像的连线与镜面垂直 D.把橡皮泥移近平面镜时，它的像会远离平面镜
【答案】D
【解析】把橡皮泥移近平面镜时，它的像也会靠近平面镜。
2.小猫在平静的池塘边欣赏自己在水中的像，图中正确的是 ( )
【答案】C
【解析】平面镜中所成的像与物体关于平面镜对称。
3.如图所示的四种现象中，属于光的反射现象的是 ( )
【答案】C
【解析】水中的倒影是光的反射造成的。
4.小新同学对着平面镜检查仪容，当他向平面镜走近时 ( )
A.像变大，像到镜面的距离变小 B.像变大，像到镜面的距离变大
C.像的大小不变，像到镜面的距离不变 D.像的大小不变，像到镜面的距离变小
【答案】D
【解析】当人向平面镜走近时，像的大小不变，像到平面镜的距离变小。
5.小明同学站在平面镜前2米处，镜中的像与他相距( )
A.2米 B.1米 C.0米 D.4米
【答案】D
【解析】像到平面镜的距离等于物体到平面镜的距离，即等距。那么像和物体之间的距离为2米×2=4米。
6.人站在平面镜前2米处，他在镜中的像距平面镜 米。若人以0.5米/秒的速度垂直向平面镜靠近，则像相对于人的速度大小为 米/秒。
【答案】2 1
【解析】人靠近平面镜的速度和像靠近平面镜的速度相等，所以像相对于人的速度为0.5米/秒x2=1米/秒。
7.位于芜湖市中心的镜湖以环种杨柳而景胜一方，湖畔垂柳成荫，水面倒影如镜。从科学的角度看，“垂柳成荫”是由于光的 形成的，“倒影如镜”是由于光的 所形成的岸边柳树的
(填“实像”或“虚像”)
【答案】直线传播 反射 虚像
【解析】①光是沿直线传播的，柳树的枝叶挡住了光线的传播，所以有了树荫的形成，故“垂柳成荫”是由于光的直线传播形成的；②平静的水面是一个平面镜，树反射的光照到水面上，形成树的倒影，是平面镜成像，成的是虚像.
8.(杭州月考)如图所示，在P点的蜡烛发出两条光线，经平面镜反射后进入眼睛，P'点为蜡烛所成像的位置，画出蜡烛的位置P点，并补全两条光线的光路。
答图
【答案】如右答图所示。
【解析】作出像点P'关于平面镜的对称点，就是发光点P的位置；从发光点P到反射点画出入射光线，如图所示。
1.(2018台州校级期中)下列关于物体在平面镜里成像的说法中，正确的是( )
A.平面镜可能成虚像，也可能成实像，但与物体一样大
B.人的眼睛离平面镜的距离越近，所看到的物体的像的范围越大，故像比物体大
C.从小的平面镜里可以看到比镜大的物体，故像要比物体大
D.以上说法都不正确
【答案】D
【解析】平面镜成正立的虚像，平面镜成的像与物体的大小相等，与平面镜的大小无关。比平面镜大的物体可以在平面镜中成像，所成的像是与物体等大，且正立的虚像。
2.下面方框中的四个图象，其中一个是福娃在竖直放置的平面镜中的像，你认为应当是( )
【答案】B
【解析】平面镜成的像与物体等大，又关于镜面对称，所以福娃的像看起来是左右相反的，从原图左上角的标志位置可以断定，只有B、D有可能正确，再根据福娃头顶的图案可以进一步断定，只有选项B符合。
3.平静的水面能清晰地映出岸上景物，就是大家通常说的“倒影”，则关于“倒影”说法正确的是( )
A.岸上景物放大的实像 B.是形成的影子不是像
C.属于光的反射 D.因为光在水面发生了漫反射
【答案】C
【解析】平静的水面如同平面镜，岸上的景物通过平静的水面成像在水面上，因平面镜成正立的等大的虚像。平静的湖面相当于一个平面镜，倒影属于平面镜成像现象，其原理是光的反射，水中的“倒影”不是影子，影子是光的直线传播形成的；平静的水面相当于平面镜，因此平静的水面能映出岸上景物的倒影属于镜面反射。
4.(宁波中考)把两块厚度不计且足够大的平面镜OM、ON垂直黏合在一起，并竖立在地面上，俯视图如图所示。当小科站立在某个位置时，他通过平面镜所成像的个数为m，看到自己完整像的个数为n，下列对小科在不同位置时，m、n值的分析，不符合实际的是 ( )
A.在a点或e点时，m=1，n=0 B.在b点或d点时，m=1，n=1
C.在c点时，m=2，n=2 D.在f点时，m=0，n=0
【答案】C
【解析】由题图可知，小科在a点或e点时，各会成一个像，由于像和物体的连线经过镜面的延长线，故不能看到自己的像，即m=1，n=0，故A正确；由图可知，小科在b或d点时，各会成一个像，由于像和物体的连线经过镜面，故能看到自己的像，即m=1，n=1，故B正确；小科在c点时，会通过两个镜面成两个虚像，由于像和物体的连线经过镜面的延长线，故不能看到自己的像，即m=2，n=0，故C错误；小科在f点时，在平面镜的背面，不会成像，即m=0，n=0，故D正确。
5.检查视力的时候，视力表放在被测者头部的后上方，被测者识别对面墙上镜子里的像(如图)。视力表在镜中的像与被测者相距 ( )
A.2.0米 B.2.5米 C.4.5米 D.5米
【答案】C
【解析】由平面镜成像的特点可知，视力表的像离平面镜2.5米，人离平面镜2.5米-0.5米=2米，所以人离平面镜中视力表的像4.5米。
6.若图中猫的头部位置保持不变，把镜子沿MN截成两半，并分别向两侧平移一段距离，则猫的头部通过左、右两半面镜子 ( )
A.都不能成像 B.各成半个像，合起来成一个完整的像
C.都成完整的像，且两个像在同一位置 D.都成完整的像，且两个像在不同位置
【答案】C
【解析】平面镜所成的像，像和物体形状、大小相同，与平面镜的大小无关，半个平面镜仍能成完整像，故AB错误；平面镜左右两部分都能成完整的像，像与小猫关于镜面对称，所以两个像的位置是相同，故C正确。
7.河岸边的树木在水中的“倒影”和在地面上的“影子”其形成原因是不同的，前者是由 形成的，后者是由 形成的。
【答案】光的反射 光的直线传播
【解析】(1)树木在水中的倒影不是影子，实际上是像，平静的水面相当于平面镜，物体在水平面镜中成正立、等大的像，是光反射的结果。
(2)地面上的影子是太阳光射到不透明的物体上，在不透明物体后面形成黑色的区域，这个黑色的区域是物体的影子，是光直线传播的结果。
8.小红同学在做“探究平面镜成像”的实验时，将一块玻璃板竖直放在水平台上，再取两段完全相同的蜡烛A和B，点燃玻璃板前的蜡烛A，进行观察，如图所示，在此实验中：

(1)小红选择玻璃板代替镜子做实验的目的是 。
(2)选取两段完全相同的蜡烛是为了比较像与物的 关系。
(3)实验中小红发现在玻璃板的另一侧有两个几乎重叠的蜡烛像，这是因为 。
(4)要减小(2)这种影响应选择 的玻璃板(选填“较厚”或“较薄”)。
(5)刻度尺的作用是便于比较像与物 。
(6)移走后面的蜡烛B，并在其所在位置上放一块光屏，则光屏上 接收到蜡烛烛焰的像(选填“能”或“不能”)，所以平面镜所成的像是 像。(选填“实”或“虚”)
(7)小红将蜡烛A逐渐远离玻璃板时，它的像的大小 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】(1) 能准确找到像的位置(或：便于研究像与物的位置和大小关系) (2) 大小(3)平板玻璃的两个反射面成像；(4)较薄；(5)到平面镜的距离 (6)不能 虚 (7)不变
【解析】(1)用玻璃板代替平面镜，同时能看到镜前物体的像，又能看到物体的像，便于确定像的位置，便于比较物像大小关系。(2)选择两段相同的蜡烛便于比较物像大小关系。(3)平板玻璃有两个面，并且都会将蜡烛的像反射回来，这时便会有两个重叠的像，所以是由平板玻璃的两个反射面成像造成的。(4)玻璃板越薄，两个反射面所在的像距离越近，这样可以使确定的像的位置更加准确，厚玻璃板会形成两个像，会影响对实验结果的判断；(5)用刻度尺测量物像到平面镜的距离，比较物距和像距的关系。(6)移去后面的蜡烛B，在像的位置放一光屏，光屏上不能接到像，说明平面镜成虚像。(7)小红将蜡烛逐渐远离玻璃板时，蜡烛大小不变，根据物像大小相等，所以蜡烛像的大小不变。